Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/60492
Type: Tese
Title: Dinâmica em tempo real do efeito Kondo e resposta Raman eletrônica da fase com ordenamento de carga dos cupratos supercondutores
Other Titles: Real-time dynamics of the Kondo effect and electronic Raman response of the charge density wave phase in cuprates superconductors
Authors: Moallison Ferreira Cavalcante
First Advisor: Maria Carolina de Oliveira Aguiar
First Referee: Antônio Sérgio Teixeira Pires
Second Referee: Mariana Malard Sales Andrade
Third Referee: Edson Vernek
metadata.dc.contributor.referee4: Eduardo Granado Monteiro da Silva
Abstract: Nesta tese investigamos a física de dois sistemas de elétrons fortemente correlacionados. Na parte I deste documento nos dedicamos ao estudo da dinâmica em tempo real do efeito Kondo produzida por um protocolo de quench. Para isso, consideramos uma ou duas cadeias metálicas de elétrons interagentes (cadeias de Hubbard) acopladas a uma impureza magnética de spin 1/2. O protocolo de quench consiste em assumir que, para tempos τ < 0, as cadeias estão desacopladas da impureza, em τ = 0 o acoplamento é subitamente ligado e, para τ > 0, o sistema é deixado evoluir unitariamente no tempo. Determinamos uma expressão analítica para a relaxação da magnetização da impureza no regime de tempos τ ≪ τK , onde τK é o tempo Kondo. Este resultado foi confirmado por meio de cálculos numéricos feitos no nosso grupo. Com base nesses resultados numéricos vimos também que o aumento da interação U entre os elétrons das cadeias leva a um decaimento mais rápido da magnetização, mostrando que a interação elétron-elétron favorece a formação do efeito Kondo. Estudando o transporte dependente do tempo através da impureza, determinamos uma expressão analítica para a escala de tempo equivalente ao tempo Kondo no caso interagente e, por esta expressão, concluímos que tal escala é reduzida quando U aumenta, em concordância com os resultados numéricos mencionados acima. Na parte II desta tese investigamos a física dos cupratos supercondutores, motivados por resultados experimentais de espectroscopia Raman eletrônica relacionados à fase com ordenamento de carga (CDW) desses materiais. Por meio de uma abordagem fenomenológica, descrevemos uma ordem de carga no plano de CuO2. Analisando as propriedades espectrais do sistema, estabelecemos que a fase CDW deve ser mais facilmente detectável na região ω > 0 (acima do nível de Fermi) da densidade de estados local. Nossos resultados para a resposta Raman B2g mostram um comportamento geral dip-hump, como de fato é visto nos experimentos, que independe da estrutura de bandas considerada. Em oposição, a resposta Raman B1g se mostra fortemente dependente da estrutura de bandas. Na segunda parte do trabalho, foi proposto um modelo mais geral, baseado no ansatz de Yang-Rice-Zhang, que leva em consideração também a fase pseudogap (PG). Vimos que a fase PG guia a dependência com a dopagem da escala de energia da fase CDW, em concordância com os experimentos. Este resultado é sugestivo de uma fase PG governando as diferentes escalas de energias de fases exóticas que aparecem na região underdoped do diagrama de fases dos cupratos.
Abstract: In this thesis we investigate the physics of two strongly correlated electron systems. The part I of this document is dedicated to the study of the real-time dynamics of the Kondo effect produced by a quench protocol. For it, we consider one or two metallic chains of interacting electrons (Hubbard chains) coupled to a magnetic impurity of spin 1/2. The quench protocol consists of assuming that, for times τ < 0, the chains are decoupled from the impurity, at τ = 0 the coupling is suddenly turned on and, for τ > 0 , the system evolves unitarily in time. We determine an analytical expression for the relaxation of the impurity magnetization in the time regime τ ≪ τK , where τK is the Kondo time. This result was confirmed by numerical calculations performed in our group. Based on these numerical results, we observe that the increase in the interaction U between the electrons in the chains leads to a faster decay of the impurity magnetization, showing that the electron-electron interaction favors the formation of the Kondo effect. Further we studied the time-dependent transport through the impurity, from which we determine, in the interacting case, an analytical expression for the time scale equivalent to the Kondo time. According to the expression we obtained, we conclude that the Kondo scale is reduced when U increases, in agreement with the numerical results mentioned above. In part II of this thesis we investigate the physics of superconducting cuprates, motivated by electronic Raman spectroscopy measurements of the charge density wave (CDW) phase observed in these materials. Through a phenomenological approach, we describe a charge order in the CuO2 plane. Analyzing the spectral properties of the system, we establish that the CDW phase should be more easily detectable in the ω > 0 (above the Fermi level) region of the local density of states. Our results for the B2g Raman response show a general dip-hump behavior, as actually seen in the experiments, which is independent of the system band structure. In contrast, the B1g Raman response is strongly band structure dependent. In the second part of the work, a more general model was proposed, based on the Yang-Rice-Zhang ansatz, which also takes into account the pseudogap (PG) phase. We conclude that the PG phase drives the doping dependence of the CDW energy scale, in agreement with the experiments. This result is suggestive of a PG phase governing the different energy scales of the exotic phases that appear in the underdoped region of the cuprate phase diagram.
Subject: Efeito Kondo
Espectroscopia de Raman
Cupratos supercondutores
Elétrons
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICX - DEPARTAMENTO DE FÍSICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Física
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/60492
Issue Date: 19-Jul-2023
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